JP6900773B2 - クラッチレリーズ装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や産業機械などに使用される、マニュアルトランスミッション（ＭＴ）やオートメーテッドマニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）用のクラッチ装置に組み込まれ、クラッチの断接を行うために利用するクラッチレリーズ装置に関する。

自動車用の変速機は、マニュアルトランスミッションとオートマチックトランスミッション（ＡＴ）とに大別される。マニュアルトランスミッションは、オートマチックトランスミッションに比べて、構造が簡単で製造コストを抑えやすい、修理が容易であるなどの理由から、新興国など一部の地域で高い需要がある。

また、欧州の自動車メーカを中心に、低燃費化を目的として、高速巡航時などのアクセルオフ時に、エンジンとトランスミッションとを切り離して惰性走行を行うといった、コースティング走行を積極的に採用することが考えられている。このようなコースティング走行を行うには、変速操作とは別に、クラッチを切り離す操作が必要になるため、クラッチの操作回数の増加に繋がる。これに対し、近年、交通渋滞の増加などの理由により、クラッチ操作を簡便にするイージードライブ化への要求が高まっている。

そして、イージードライブ化を図るべく、クラッチ制御の自動化、すなわち、シフトレバー操作はこれまで通り手動で行い、クラッチペダル操作のみを自動化することが考えられている。また、このようなクラッチ制御の自動化に適用可能な、クラッチレリーズ装置の構造も考えられ始めている。

特開２００８−１０１６４３号公報には、制御装置から出される信号に基づいてレリーズシリンダ内に所定の圧油を送り込むことで、レリーズフォークの動きを制御し、クラッチの制御を行う技術が記載されている。また、特開２０１０−９１０４３号公報には、制御装置から出される信号に基づいてコンセントリックスレーブシリンダ（ＣＳＣ）に導入する油圧を制御することで、クラッチの制御を行う技術が記載されている。

特開２００８−１０１６４３号公報 特開２０１０−９１０４３号公報

ただし、特開２００８−１０１６４３号公報及び特開２０１０−９１０４３号公報に記載されたいずれの構造も、オイルリザーバや複雑な油圧配管が必要になる。また、特開２００８−１０１６４３号公報に記載された構造は、レリーズシリンダやレリーズフォークがさらに必要であり、特開２０１０−９１０４３号公報に記載された構造は、コンセントリックスレーブシリンダがさらに必要である。このため、重量が増加しやすくなるとともに、設置スペースが嵩むといった問題を生じる。また、特開２００８−１０１６４３号公報及び特開２０１０−９１０４３号公報に記載されたいずれの構造も、油圧制御を行うため、油漏れの問題を生じる可能性がある。

また、従来構造のクラッチレリーズ装置は、フライホイールに押し付けられるクラッチディスクの摩耗量を検知する手段を備えていない。このため、クラッチディスクの摩耗量が使用限度を超えた状態で使用される可能性があり、クラッチ装置の故障に繋がる可能性がある。これに対し、クラッチディスクの摩耗量を検知することなく、車両の定期点検時などの所定の運用期間経過後に、クラッチディスクを交換することも考えられる。ただし、この場合には、クラッチディスクの摩耗量が少なく、寿命に余裕があるタイミングで、クラッチディスクを交換する場合があり、ランニングコスト上昇の原因になる。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、クラッチ制御の自動化を図れるだけでなく、装置の軽量化及び小型化を図れ、かつ、油漏れを防止でき、しかもクラッチディスクの摩耗量を推定することができる、クラッチレリーズ装置の構造を実現することを目的としている。

本発明のクラッチレリーズ装置は、電動アクチュエータと、変換機構と、レリーズ軸受、制御装置とを備える。
前記電動アクチュエータは、回転する出力軸を有する。
前記変換機構は、前記出力軸の回転運動を並進運動に変換する。
前記レリーズ軸受は、トランスミッション用の入力軸の周囲に前記入力軸の軸方向に関する移動を可能に支持されており、前記変換機構により前記入力軸の軸方向に押圧され、ダイヤフラムばねを介して、クラッチディスクをフライホイールに押し付ける。
前記制御装置は、前記電動アクチュエータを制御するものであり、かつ、前記クラッチディスクの摩耗に応じて経時変化する物理量に基づき前記クラッチディスクの摩耗量を推定する摩耗量推定部を備える。

本発明の第１態様では、前記クラッチレリーズ装置に、該クラッチレリーズ装置に作用するスラスト方向の荷重であるレリーズ荷重を検出するための荷重検出手段をさらに備える。
前記摩耗量推定部は、前記荷重検出手段により検出されるレリーズ荷重のピーク値の経時変化に基づき、前記クラッチディスクの摩耗量を推定する。

本発明の第２態様では、前記クラッチレリーズ装置に、前記レリーズ軸受の軸方向位置を検出するための位置検出手段と、前記クラッチレリーズ装置に作用するレリーズ荷重を検出するための荷重検出手段とをさらに備える。
前記摩耗量推定部は、前記レリーズ軸受の軸方向位置と当該軸方向位置で作用するレリーズ荷重との関係の経時変化に基づき、前記クラッチディスクの摩耗量を推定する。

本発明の第３態様では、前記クラッチレリーズ装置に、前記レリーズ軸受の軸方向位置を検出するための位置検出手段と、前記入力軸に入力されるトルクを検出するためのトルクセンサとをさらに備える。
前記摩耗量推定部は、前記レリーズ軸受の軸方向位置と当該軸方向位置で前記入力軸に入力されるトルクとの関係の経時変化に基づき、前記クラッチディスクの摩耗量を推定する。

本発明のクラッチレリーズ装置によれば、クラッチ制御の自動化を図れるだけでなく、装置の軽量化及び小型化を図れ、かつ、油漏れを防止でき、しかもクラッチディスクの摩耗量を推定することができる。

図１は、本発明の実施の形態の第１例を示す、クラッチ装置の断面模式図である。 図２は、クラッチレリーズ装置を取り出して示す断面模式図である。 図３は、カム装置の動作を説明するためにカム装置を径方向外側から見た模式図であり、図３（Ａ）は駆動側カムと被駆動側カムとの中立状態（初期状態）を示しており、図３（Ｂ）は駆動側カムを被駆動側カムに対して相対回転させた状態を示している。 図４は、クラッチディスクが新品の状態と使用限度まで摩耗が進行した状態とのそれぞれに関して、ダイヤフラムばねのたわみ量（レリーズ軸受の軸方向位置）とレリーズ荷重との関係の１例を示した線図である。 図５は、クラッチディスクの摩耗量に応じて変化するダイヤフラムばねのたわみ量を説明するために示す模式図である。 図６は、実施の形態の第２例にかかるクラッチレリーズ装置を示す、図２に相当する図である。 図７は、実施の形態の第３例にかかるクラッチレリーズ装置を示す、図２に相当する図である。 図８は、実施の形態の第３例に関して、クラッチディスクが新品の状態と使用限度まで摩耗が進行した状態とのそれぞれに関して、レリーズ軸受の軸方向位置（ストローク）と入力軸に入力されるトルクとの関係の１例を示した線図である。

［実施の形態の第１例］
本発明の実施の形態の第１例について、図１〜図５を用いて説明する。
本例のクラッチ装置１は、マニュアルトランスミッションに対するエンジンの動力の伝達状態を切り換えるもので、フライホイール２と、クラッチディスク（摩擦板）３と、プレッシャプレート４と、ダイヤフラムばね５と、電動式のクラッチレリーズ装置６とを備えている。また、クラッチ装置１は、トランスミッションの入力軸７の周囲で、かつ、トランスミッション用のフロントケース８の内側に配置されている。本例では、クラッチレリーズ装置６によって、クラッチディスク３の摩耗量を推定し、クラッチディスク３の摩耗量が使用限度を超えることを防止する。

フライホイール２は、例えば鋳鉄などの金属製で、図示しないエンジンのクランクシャフトの端部に、例えば複数本のボルトなどを用いて結合固定されており、クランクシャフトと同期して回転する。

クラッチディスク３は、図示は省略するが、径方向外側部にエンジントルクが入力される入力部（摩擦部）を有し、径方向内側部に入力軸７にトルクを伝達する出力部を有し、径方向中間部にダンパ部を有している。クラッチディスク３は、径方向外側の入力部を、フライホイール２に対し軸方向に対向させた状態で、径方向内側の出力部を、入力軸７にスプライン嵌合させている。なお、本明細書で、軸方向とは、特に断わらない限り、入力軸７の軸方向をいう。

フライホイール２の径方向外側部には、クラッチカバー９が固定されている。クラッチカバー９の内側には、クラッチディスク３をフライホイール２に向けて押圧するためのプレッシャプレート４、及び、プレッシャプレート４をクラッチディスク３に向けて押圧するためのダイヤフラムばね５が、それぞれ配置されている。

ダイヤフラムばね５は、クラッチカバー９に対して支持されている。なお、図示のクラッチ装置１は、プッシュ式のクラッチ装置であるため、ダイヤフラムばね５の中央部が軸方向一方側（図１の左側）に向けて押圧されると、プレッシャプレート４がクラッチディスク３から退避する方向（図１の右側）に移動し、フライホイール２とクラッチディスク３との接続が断たれる構造を有している。ただし、本発明は、プッシュ式のクラッチ装置に限らず、レリーズ軸受を、ダイヤフラムばねを押圧する力が大きくなる方向に移動させることで、クラッチを接続し、反対に押圧する力が小さくなる方向に移動させることで、クラッチの接続を断つ構成を採用しても良い。

本例のクラッチレリーズ装置６は、該クラッチレリーズ装置６に作用するスラスト方向（図１及び図２の左右方向）のレリーズ荷重のみを利用して、クラッチディスク３の摩耗量を推定する機能を有している。クラッチレリーズ装置６は、ハウジング１０と、案内筒１１と、変換装置に相当するカム装置１２と、電動アクチュエータに相当する電動モータ１３と、制御装置１４と、ウォーム減速機１５と、レリーズ軸受１６と、付勢ばね１７と、荷重検出手段に相当するひずみゲージ１８とを備えている。また、クラッチレリーズ装置６は、フロントケース８の内側に配置されており、ダイヤフラムばね５の軸方向他方側（図１の右側）で、かつ、入力軸７の周囲に設けられている。

ハウジング１０は、全体が中空筒状に構成されており、円筒部１０ａと、該円筒部１０ａの軸方向他方側の端部から径方向内方に伸長した円輪状の底部１０ｂとを備えている。このようなハウジング１０は、フロントケース８の側板部８ａの内面に底部１０ｂを固定することによって、フロントケース８の内側に支持されている。

案内筒１１は、ハウジング１０よりも小径の中空筒状に構成されており、ハウジング１０の底部１０ｂに対して固定されている。案内筒１１は、段付円筒状の筒部本体１１ａと、該筒部本体１１ａの軸方向他方側の端部に設けられた円輪状の外フランジ１１ｂとを有している。筒部本体１１ａの内側には、入力軸７が挿通されており、筒部本体１１ａの内径寸法は、入力軸７の外径寸法よりもわずかに大きい。

カム装置１２は、ハウジング１０の円筒部１０ａの内周面と案内筒１１の筒部本体１１ａの外周面と間に配置されており、軸方向他方側に配置された駆動側カム１２ａと、軸方向一方側に配置された被駆動側カム１２ｂと、これら駆動側カム１２ａと被駆動側カム１２ｂとの間に配置された複数本のローラ１２ｃと、これら複数本のローラ１２ｃを円周方向等間隔に保持する保持器１２ｄとを有している。

駆動側カム１２ａは、断面クランク形で、径方向外側部の軸方向一方側面（図１及び図２の左側面）に、ローラ１２ｃと同数だけ、円周方向に亙る凹凸面である駆動側カム面１２ａ１が形成されている。駆動側カム面１２ａ１は、軸方向に関する高さが円周方向に関して漸次変化している。また、駆動側カム１２ａは、案内筒１１の筒部本体１１ａの軸方向他方部に対し、相対回転可能に、かつ、軸方向に関して被駆動側カム１２ｂから離れる方向（軸方向他方側）への変位を不能に支持されている。先ず、駆動側カム１２ａを筒部本体１１ａの周囲で回転可能とするために、駆動側カム１２ａの内径寸法を筒部本体１１ａの軸方向他方側部の外径寸法よりもわずかに大きくしている。なお、駆動側カム１２ａと筒部本体１１ａとの間には、滑り軸受や転がり軸受を配置することもできる。また、駆動側カム１２ａが、筒部本体１１ａに対し、軸方向に関して被駆動側カム１２ｂから離れる方向に変位することを防止するために、駆動側カム１２ａと外フランジ１１ｂとの間に、スラストニードル軸受１９を設けている。

スラストニードル軸受１９は、駆動側カム１２ａの軸方向他方側面に直接形成したスラスト軌道と、外フランジ１１ｂの軸方向一方側に添設されたスラストレース１９ａに形成されたスラスト軌道との間に、複数本のニードル１９ｂを、円周方向に関して等間隔に、それぞれの中心軸を放射方向に向けた状態で配置することにより構成されている。

これに対し、被駆動側カム１２ｂは、略円輪状に構成されており、駆動側カム面１２ａ１に対向する軸方向他方側面に、各ローラ１２ｃと同数だけ、円周方向に亙る凹凸面である被駆動側カム面１２ｂ１が形成されている。被駆動側カム面１２ｂ１は、軸方向に関する高さが円周方向に関して駆動側カム面とは逆方向に漸次変化している。また、被駆動側カム１２ｂは、筒部本体１１ａに対し、相対回転不能に、且つ、軸方向に関する相対変位を可能に支持されている。このために本例では、被駆動側カム１２ｂを、円筒状のガイド筒２０に対し、圧入や溶接により相対回転不能に外嵌固定している。かつ、ガイド筒２０の軸方向他方側部に設けられた内フランジ２０ａの内周面に形成した雌スプラインを、筒部本体１１ａの外周面に形成した雄スプラインに対し、スプライン係合させている。

複数本のローラ１２ｃは、それぞれ円柱状に構成されている。また、複数本のローラ１２ｃは、ガイド筒２０の周囲に円周方向に関して等間隔に配置され、駆動側カム面１２ａ１と被駆動側カム面１２ｂ１との間に、それぞれの中心軸を放射方向に向けた状態で挟持されている。

本例のカム装置１２では、図３の（Ａ）に示すように、駆動側カム面１２ａ１のうちで軸方向に関する高さが最も低くなった部分と、被駆動側カム面１２ｂ１のうちで軸方向に関する高さが最も低くなった部分とを、軸方向に対向させた中立状態（初期状態）から、図３の（Ｂ）に示すように、駆動側カム１２ａを、被駆動側カム１２ｂに対して所定方向（図４の左方向）に相対回転させると、ローラ１２ｃが、駆動側カム面１２ａ１及び被駆動側カム面１２ｂ１のうちで、軸方向に関する高さの高い側に向けてそれぞれ転動する。この結果、図３の（Ｂ）に示すように、被駆動側カム１２ｂが、軸方向に関して駆動側カム１２ａから離れる方向（図３の上側）に並進移動する。また、図３の（Ｂ）に示した状態から、駆動側カム１２ａを、被駆動側カム１２ｂに対し、前記所定方向とは反対方向（図３の右方向）に相対回転させた場合、ローラ１２ｃが、駆動側カム面１２ａ１及び被駆動側カム面１２ｂ１のうちで、軸方向に関する高さの低い側に向けてそれぞれ転動する。この結果、図３の（Ａ）に示すように、被駆動側カム１２ｂが、軸方向に関して駆動側カム１２ａに近づく方向（図３の下側）に並進移動する。このように、本例のカム装置１２は、駆動側カム１２ａを被駆動側カム１２ｂに対して相対回転させることで、この被駆動側カム１２ｂを軸方向に並進移動させる（駆動側カム１２ａに対し遠近動させる）ことができる。

本例では、カム装置１２を構成する駆動側カム１２ａを、電気的に作動する電動モータ１３により回転駆動する。電動モータ１３は、例えばサーボモータであり、制御装置１４からの指令に基づき、所定の方向（両方向または一方向）に所定量（所定角度）だけ回転するように制御されている。また、電動モータ１３は、モータ出力軸を入力軸７に対し直交する方向（図１及び図２の表裏方向）に配置した状態で、ハウジング１０に支持されている。

本例では、電動モータ１３の回転駆動力を、駆動側カム１２ａに対し、ウォーム１５ａとウォームホイール１５ｂとを備えたウォーム減速機１５を介して伝達する。このために、ウォーム１５ａをモータ出力軸に固定し、かつ、ウォームホイール１５ｂを駆動側カム１２ａに外嵌固定している。このような構成により、電動モータ１３の回転駆動力を、ウォーム減速機１５により減速して、駆動側カム１２ａに伝達する。

軸方向に並進移動可能とされた被駆動側カム１２ｂは、軸受ガイド２１、及び、レリーズ軸受１６を介して、ダイヤフラムばね５を軸方向一方側に向けて押圧する。軸受ガイド２１は、段付円筒状に構成されており、大径筒部２１ａと、小径筒部２１ｂと、円輪部２１ｃとを備えている。大径筒部２１ａは、カム装置１２とハウジング１０の円筒部１０ａと間に配置されている。また、大径筒部２１ａの外周面には弾性材製のシール部２１ｄが設けられており、該シール部２１ｄを円筒部１０ａの内周面に対して弾性的に接触させている。小径筒部２１ｂは、案内筒１１の筒部本体１１ａに外嵌されている。小径筒部２１ｂの内周面には弾性材製のシール部２１ｅが設けられており、該シール部２１ｅを筒部本体１１ａの外周面に対して弾性的に接触させている。これらシール部２１ｄ、２１ｅにより、カム装置１２が配置された空間にグリースを保持している。また、円輪部２１ｃは、被駆動側カム１２ｂの軸方向一方側に位置しており、被駆動側カム１２ｂによって押圧される。

本例では、軸受ガイド２１を構成する円輪部２１ｃと、ガイド筒２０を構成する内フランジ２０ａとの間に、コイル状の付勢ばね１７を弾性的に圧縮した状態で配置している。これにより、ガイド筒２０を軸受ガイド２１に対して軸方向他方側に向けて押圧している。そして、ガイド筒２０に固定された被駆動側カム１２ｂを軸方向他方側に向けて押圧し、被駆動側カム面１２ｂ１とローラ１２ｃと駆動側カム面１２ａ１との間にがたつき（位相ずれ）が生じることを防止できるため、カム装置１２の機能を保証できる。また、レリーズ軸受１６を、ダイヤフラムばね５に対して常に押し付けることができるため、レリーズ軸受１６及びクラッチレリーズ装置６に、衝撃荷重が入力されることを防止することもできる。なお、付勢ばね１７による付勢力の大きさは、好ましくは、ダイヤフラムばね５を変形（または移動）させない程度とする。また、本例では、付勢ばね１７を、カム装置１２の径方向内側に配置しているため、付勢ばね１７を設けた場合にも、クラッチレリーズ装置６の軸方向全長が大きくなることを防止できる。また、案内筒１１を構成する筒部本体１１ａの軸方向一方側には、付勢ばね１７の弾力により軸受ガイド２１が軸方向一方側に脱落することを防止するために、円輪状のストッパ２２が固定されている。

レリーズ軸受１６は、外周面に深溝型の内輪軌道を有する内輪１６ａと、内周面にアンギュラ型の外輪軌道を有する外輪１６ｂと、これら外輪軌道と内輪軌道との間に保持器１６ｃにより保持された状態で転動自在に設けられた複数個の玉１６ｄとを備えた、玉軸受である。図示の例では、内輪軌道として深溝型のものを、外輪軌道としてアンギュラ型のものを、それぞれ使用している。このため、レリーズ軸受１６は、ラジアル荷重の他、スラスト荷重（外輪１６ｂに加わる図１及び図２の右向きのスラスト荷重）を支承可能である。このようなレリーズ軸受１６のうち、内輪１６ａは、軸受ガイド２１を構成する小径筒部２１ｂに外嵌固定（圧入）されている。このため、内輪１６ａ（レリーズ軸受１６全体）は、案内筒１１に対し、相対回転不能に、かつ、軸方向に関する相対変位を可能に支持されている。これに対し、外輪１６ｂは、円輪状の押圧板２３を介して、ダイヤフラムばね５の中央部に接触している。このため、外輪１６ｂは、ダイヤフラムばね５と共に回転する。

本例のクラッチ装置１では、レリーズ軸受１６の軸方向位置を検出するための位置センサやその他のセンサの検出信号に基づき、制御装置１４が、電動モータ１３の回転方向及び回転量（回転角度）を、計算式や予め用意したマップ（表）を元に算出する。そして、制御装置１４からの指令信号に基づき、電動モータ１３を所定の方向に所定量だけ回転させる。すると、電動モータ１３の回転駆動力が、ウォーム減速機１５を介して、駆動側カム１２ａに伝達され、駆動側カム１２ａを、被駆動側カム１２ｂに対し所定方向に所定量だけ相対回転させる。これにより、各ローラ１２ｃが、駆動側カム面１２ａ１と被駆動側カム面１２ｂ１との間で転動し、被駆動側カム面１２ｂ１を軸方向に押圧する。このようにして、レリーズ軸受１６を所定位置まで軸方向に並進移動させる。この結果、本例のプッシュ式のクラッチ装置１では、レリーズ軸受１６を軸方向一方側に移動させ、ダイヤフラムばね５の中央部を軸方向一方側に押圧することにより、フライホイール２からクラッチディスク３を離隔させて、クラッチの接続を断つことができる。反対に、レリーズ軸受１６を軸方向他方側に移動させ、ダイヤフラムばね５に付与する押圧力を小さくすることにより、フライホイール２とクラッチディスク３とを接触させて、クラッチを接続することができる。

制御装置１４は、上述のような電動モータ１３の制御機能を有するだけでなく、クラッチディスク３の摩耗量を推定する摩耗量推定部１４ａを有している。本例の摩耗量推定部１４ａは、クラッチレリーズ装置６に作用するレリーズ荷重のみを利用して、クラッチディスク３の摩耗量を推定する。このために本例では、クラッチレリーズ装置６のうち、レリーズ荷重（スラスト荷重）を支承する部材に、ひずみゲージ１８を取り付けている。図示の例では、ひずみゲージ１８を、軸受ガイド２１を構成する大径筒部２１ａの外周面に固定している。これにより、クラッチレリーズ装置６に作用するレリーズ荷重を直接測定する。ひずみゲージ１８の取付位置は、大径筒部２１ａの外周面に限らず、例えばカム装置１２を構成する被駆動側カム１２ｂなど、レリーズ荷重が作用する部材であれば良い。また、ひずみゲージ１８は、１個に限らず、レリーズ荷重が作用する部材に複数個取り付けることもできる。ひずみゲージ１８の出力信号は、制御装置１４の摩耗量推定部１４ａに送信される。

摩耗量推定部１４ａは、レリーズ荷重のピーク値の経時変化を監視することで、クラッチディスク３の摩耗量を推定する。レリーズ荷重が、クラッチディスク３の摩耗に応じて変化する理由について、図４及び図５を参照して説明する。なお、図４の横軸は、ダイヤフラムばね５に生じるたわみ量の大きさを示しており、図４の縦軸は、荷重の大きさを表している。また、図４中に、破線で示した波線１は、ダイヤフラムばね５単品を、自由状態から撓ませた際に発生する荷重（ダイヤフラム荷重）の変化を示している。これに対し、図４中に実線で示した波線２は、クラッチディスク３が新品の状態で、レリーズ軸受１６をクラッチ接続位置Ｘａからクラッチ遮断位置Ｘｂに向けて軸方向に並進移動させた（ダイヤフラムばね５のたわみ量を増大させた）際に生じる、レリーズ荷重の変化を示している。また、図４中に１点鎖線で示した波線３は、クラッチディスク３が使用限度まで摩耗した状態で、レリーズ軸受１６をクラッチ接続位置Ｘｃからクラッチ遮断位置Ｘｄに向けて軸方向に並進移動させた（ダイヤフラムばね５のたわみ量を増大させた）際に生じる、レリーズ荷重の変化を示している。また、図５には、自由状態でのダイヤフラムばね５を破線で示しており、クラッチディスク３が新品の状態でのダイヤフラムばね５を実線で示しており、クラッチディスク３が使用限度まで摩耗した状態でのダイヤフラムばね５を１点鎖線で示している。

図４の波線１から分かるように、ダイヤフラムばね５をたわませた際に発生するダイヤフラム荷重は、たわみ量に応じて直線的には増大せずに、たわみ量が所定量（図４の例では１０ｍｍ程度）に達すると一旦減少し、その後増大する傾向がある。そこで、通常は、波線２のように、レリーズ荷重のピーク値となるクラッチ遮断時におけるレリーズ荷重が、クラッチディスク３が新品の状態で最も小さくなるように、レリーズ軸受１６の軸方向位置（ダイヤフラムばね５の初期たわみ量）を設定する。ところが、クラッチディスク３に摩耗が生じ、クラッチディスク３の厚さが減少すると、図５から分かるように、クラッチ接続時に必要なダイヤフラムばね５のたわみ量（自由状態からのたわみ量）が減少するため、クラッチ遮断時におけるレリーズ荷重（ピーク値）は徐々に大きくなり、新品の状態から使用限度まで摩耗するまでの間にＰ１からＰ２へと変化する。したがって、本例では、摩耗量推定部１４ａにより、レリーズ荷重のピーク値の経時変化を監視することで、現在のクラッチディスク３の摩耗量を推定する。具体的には、レリーズ荷重の値（絶対値）から直接推定することもできるし、新品時ピーク値Ｐ１からの変化の割合で推定することもできる。いずれにしても、摩耗量推定部１４ａにて推定される摩耗量が、所定の閾値を超えた場合には、運転者にクラッチディスク３の交換を促すための警報を鳴らしたり、警告灯を点灯させたりする。さらに、摩耗量推定部１４ａは、運転席のメータパネルなどにメンテナンス時期を表示（出力）することもできる。

クラッチレリーズ装置６に作用するレリーズ荷重は、レリーズ荷重を支承する部材にひずみゲージを直接取り付ける以外に、例えば次の手段によって求めることができる。
荷重検出手段の別例１：駆動側カム１２ａ、電動モータ１３、ウォーム１５ａ、又はウォームホイール１５ｂなどの回転体に、ひずみゲージを取り付け、回転体に作用するトルクを算出したのち、レリーズ荷重を推定する。
荷重検出手段の別例２：電動モータ１３のモータ負荷電流を測定し、モータ特性からモータトルクを推定したのち、レリーズ荷重を推定する。この場合、電動モータ１３のモータ負荷電流を測定するための電流センサは、クラッチレリーズ装置６内に設置しても良いし、クラッチレリーズ装置６に接続される車両内の電子制御ユニットに設置することもできる。
荷重検出手段の別例３：スラストレース１９ａと外フランジ１１ｂとの間など、スラスト方向に挟持される部分に、１乃至複数の圧電素子を例えば円環状に配置するなどして、レリーズ荷重を測定する。

本例では、以上のような構成をする電動式のクラッチレリーズ装置６を使用するため、クラッチ制御の自動化を図れるだけでなく、装置の軽量化及び小型化を図れ、かつ、油漏れも防止でき、しかもクラッチディスク３の摩耗量を推定することもできる。
すなわち、本例では、電気的に作動する電動モータ１３によりカム装置１２を駆動することで、レリーズ軸受１６を軸方向に並進移動させ、ダイヤフラムばね５を軸方向に押圧し、クラッチの断接を行うことができる。このように本例では、電気的にクラッチの断接制御を行えるため、クラッチ制御の自動化を図ることができる。このため、イージードライブ化を図れるとともに、コースティング走行を積極的に採用することによる低燃費化（燃費向上）を実現することもできる。また、本例では、前述した従来構造で必要であった、オイルリザーバ、複雑な油圧配管、及び、シリンダ（レリーズシリンダ、コンセントリックスレーブシリンダ）などの油圧関連部品を不要にできるとともに、レリーズフォークを不要にできる。したがって、装置全体の軽量化及び小型化を図れる。しかも、本例では、クラッチの断接制御（係脱制御）を、電気的に行え、油を使用しなくて済むため、油漏れの問題が生じることも防止できる。

また、制御装置１４が備える摩耗量推定部１４ａが、クラッチディスク３の摩耗量に応じて経時的に変化するレリーズ荷重のピーク値を監視しており、新品時からの変化の割合（変化率）などから、現在のクラッチディスク３の摩耗量を推定する。このため、クラッチディスク３の摩耗量が許容量を超えた状態で使用されることを防止でき、クラッチ装置１の故障を有効に防止できる。また、クラッチディスク３を、寿命に余裕がある状態で交換する必要がないため、ランニングコストの低減を図ることもできる。

また、電動モータ１３の回転駆動力を、ウォーム減速機１５を介して、駆動側カム１２ａに伝達するため、電動モータ１３として、出力トルクの小さい小型のものを使用できる。このため、装置全体としての小型化、及び、軽量化を図れる。また、電動モータ１３の設置方向に関する自由度を高めることもできるため、設置スペースの小型化（省スペース化）を図ることもできる。なお、本例に使用するウォーム減速機１５は可逆性を有しないため、電動モータ１３として、両方向に回転可能なものを使用する。ただし、このような構成を採用することで、クラッチ切断状態や半クラッチ状態を、電動モータ１３に電気を通電せずに保持することができる。また、ウォーム減速機として、諸元により可逆性を持たせた場合には、電動モータとして一方向にのみ回転可能なものを使用することができる。

［実施の形態の第２例］
実施の形態の第２例について、図６を参照して説明する。本例では、実施の形態の第１例の場合と同様に、ひずみゲージ１８を、軸受ガイド２１を構成する大径筒部２１ａの外周面に固定している。加えて、レリーズ軸受１６の軸方向位置を検出するために、レリーズ軸受１６と一体となって並進移動する大径筒部２１ａの外周面に、位置センサ２４を取り付けている。

以上のような構成を有する本例のクラッチレリーズ装置６Ａでは、制御装置１４を構成する摩耗量推定部１４ａに、ひずみゲージ１８により検出されるレリーズ荷重に関する情報と、位置センサ２４により検出されるレリーズ軸受１６の軸方向位置に関する情報とが、それぞれ入力される。このため、本例の摩耗量推定部１４ａは、図４に示したような、レリーズ軸受１６の軸方向位置（ダイヤフラムばね５のたわみ量）と当該軸方向位置で作用するレリーズ荷重との関係の経時変化に基づき、クラッチディスク３の摩耗量を推定する。例えば、摩耗量推定部１４ａは、特定のレリーズ荷重が生じるレリーズ軸受１６の軸方向位置を監視したり、反対に、レリーズ軸受１６の特定の軸方向位置でのレリーズ荷重を監視することで、クラッチディスク３に生じる摩耗量３を推定する。具体的には、摩耗量推定部１４ａは、レリーズ荷重が０になるクラッチの接続位置（Ｘａ、Ｘｃ）を監視することで、摩耗量を推定することができる。

レリーズ軸受１６の軸方向位置は、レリーズ軸受１６と同期して並進移動する部材に位置センサを直接取り付ける以外に、例えば次の手段によって求めることができる。
位置検出手段の別例１：駆動側カム１２ａ、電動モータ１３、ウォーム１５ａ、又はウォームホイール１５ｂなどの回転体に、回転角センサを取り付け、回転体の回転角を算出し、カム装置１２のカムリードを利用して、レリーズ軸受１６の軸方向位置を推定する。

以上のような本例では、レリーズ荷重がピーク値以外の場合にも、クラッチディスク３の摩耗量を推定することができるため、クラッチディスク３の摩耗量の推定に関する精度を高めることができる。その他の構成及び作用は、実施の形態の第１例と同じである。

［実施の形態の第３例］
実施の形態の第３例について、図７及び図８を参照して説明する。本例では、実施の形態の第２例の場合と同様に、位置センサ２４を、レリーズ軸受１６と一体となって並進移動する大径筒部２１ａの外周面に取り付けている。加えて、クラッチ装置１を介してトランスミッションの入力軸７（図１参照）に入力されるトルクを検出するために、ハウジング１０を構成する底部１０ｂの内周面に、円環状のトルクセンサ２５を内嵌固定している。そして、トルクセンサ２５の検出部を、入力軸７の被検出部である外周面に近接対向させている。本例では、トルクセンサ２５は、ブリッジ回路を構成する複数のコイル層を備えた磁歪式のトルクセンサであり、入力軸７により伝達しているトルクの大きさ及び方向を、入力軸７に生じる逆磁歪効果を利用して測定する。このため、入力軸７は、被検出部を含む一部又は全部が、磁歪特性を有する材料により造られている。

トルクセンサによるトルク検出方式は、磁歪式に限らず、例えば２点間のねじれ位相のずれを検出する位相差式などの各種方式を採用できる。位相差式のトルクセンサを利用する場合には、入力軸７のうち軸方向に離隔した２個所位置に１対のエンコーダを取り付け、かつ、それぞれの検出部をエンコーダの被検出部に対向させるように１対のトルクセンサをハウジングなどに取り付ける。そして、１対のトルクセンサの出力信号の位相差に基づいて入力軸７に入力されるトルクの大きさ及び方向を検出する。また、トルクセンサ２５の取付位置に関しても、底部１０ｂの内周面に限定されず、例えば案内筒１１を構成する筒部本体１１ａやその他の部分に対して取り付けることもできる。

以上のような構成を有する本例のクラッチレリーズ装置６Ｂでは、制御装置１４を構成する摩耗量推定部１４ａに、位置センサ２４により検出されるレリーズ軸受１６の軸方向位置に関する情報と、トルクセンサ２５により検出される入力軸７に入力される実トルク情報とが、それぞれ入力される。ここで、図８に示すように、レリーズ軸受１６の軸方向位置と入力軸７に入力されるトルクの大きさとの関係は、クラッチディスク３（図１参照）の摩耗に応じて変化する。このため、本例の摩耗量推定部１４ａは、レリーズ軸受１６の軸方向位置と当該軸方向位置で入力されるトルクとの関係の経時変化に基づき、クラッチディスク３の摩耗量を推定する。その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例及び第２例と同じである。

１ クラッチ装置
２ フライホイール
３ クラッチディスク
４ プレッシャプレート
５ ダイヤフラムばね
６、６Ａ、６Ｂ クラッチレリーズ装置
７ 入力軸
８ フロントケース
８ａ 側板部
９ クラッチカバー
１０ ハウジング
１０ａ 円筒部
１０ｂ 底部
１１ 案内筒
１１ａ 筒部本体
１１ｂ 外フランジ
１２ カム装置
１２ａ 駆動側カム
１２ａ１ 駆動側カム面
１２ｂ 被駆動側カム
１２ｂ１ 被駆動側カム面
１２ｃ ローラ
１２ｄ 保持器
１３ 電動モータ
１４ 制御装置
１４ａ 摩耗量推定部
１５ ウォーム減速機
１５ａ ウォーム
１５ｂ ウォームホイール
１６ レリーズ軸受
１６ａ 内輪
１６ｂ 外輪
１６ｃ 保持器
１６ｄ 玉
１７ 付勢ばね
１８ ひずみゲージ
１９ スラストニードル軸受
１９ａ スラストレース
１９ｂ ニードル
２０ ガイド筒
２０ａ 内フランジ
２１ 軸受ガイド
２１ａ 大径筒部
２１ｂ 小径筒部
２１ｃ 円輪部
２１ｄ シール部
２１ｅ シール部
２２ ストッパ
２３ 押圧板
２４ 位置センサ
２５ トルクセンサ

Claims (3)

1. 回転する出力軸を有する電動アクチュエータと、
   前記出力軸の回転運動を並進運動に変換する変換機構と、
   トランスミッションの入力軸の周囲に前記入力軸の軸方向に関する移動を可能に支持されており、前記変換機構により前記入力軸の軸方向に押圧され、ダイヤフラムばねを介して、クラッチディスクをフライホイールに押し付けるレリーズ軸受と、
   前記電動アクチュエータを制御し、かつ、前記クラッチディスクの摩耗に応じて経時変化する物理量に基づき前記クラッチディスクの摩耗量を推定する摩耗量推定部を有する制御装置と、
   を備えたクラッチレリーズ装置であって、
   前記クラッチレリーズ装置に作用するレリーズ荷重を検出するための荷重検出手段をさらに備え、
   前記摩耗量推定部は、前記荷重検出手段により検出されるレリーズ荷重のピーク値の経時変化に基づき、前記クラッチディスクの摩耗量を推定する、
   クラッチレリーズ装置。
2. 回転する出力軸を有する電動アクチュエータと、
   前記出力軸の回転運動を並進運動に変換する変換機構と、
   トランスミッションの入力軸の周囲に前記入力軸の軸方向に関する移動を可能に支持されており、前記変換機構により前記入力軸の軸方向に押圧され、ダイヤフラムばねを介して、クラッチディスクをフライホイールに押し付けるレリーズ軸受と、
   前記電動アクチュエータを制御し、かつ、前記クラッチディスクの摩耗に応じて経時変化する物理量に基づき前記クラッチディスクの摩耗量を推定する摩耗量推定部を有する制御装置と、
   を備えたクラッチレリーズ装置であって、
   前記レリーズ軸受の軸方向位置を検出するための位置検出手段と、
   前記クラッチレリーズ装置に作用するレリーズ荷重を検出するための荷重検出手段と、をさらに備え、
   前記摩耗量推定部は、前記レリーズ軸受の軸方向位置と当該軸方向位置で作用するレリーズ荷重との関係の経時変化に基づき、前記クラッチディスクの摩耗量を推定する、
   クラッチレリーズ装置。
   
3. 回転する出力軸を有する電動アクチュエータと、
   前記出力軸の回転運動を並進運動に変換する変換機構と、
   トランスミッションの入力軸の周囲に前記入力軸の軸方向に関する移動を可能に支持されており、前記変換機構により前記入力軸の軸方向に押圧され、ダイヤフラムばねを介して、クラッチディスクをフライホイールに押し付けるレリーズ軸受と、
   前記電動アクチュエータを制御し、かつ、前記クラッチディスクの摩耗に応じて経時変化する物理量に基づき前記クラッチディスクの摩耗量を推定する摩耗量推定部を有する制御装置と、
   前記レリーズ軸受の軸方向位置を検出するための位置検出手段と、
   前記入力軸に入力されるトルクを検出するためのトルクセンサと、を備え、
   前記摩耗量推定部は、前記レリーズ軸受の軸方向位置と当該軸方向位置で前記入力軸に入力されるトルクとの関係の経時変化に基づき、前記クラッチディスクの摩耗量を推定する、
   クラッチレリーズ装置。

Images